高電壓技術液體介質的擊穿

1、2.2 液體介質的擊穿液體介質的擊穿 應用廣泛，作為設備的內絕緣應用廣泛，作為設備的內絕緣 絕緣絕緣 滅弧滅弧 散熱散熱 純凈的液體介質擊穿場強比氣體高得多純凈的液體介質擊穿場強比氣體高得多 （1MVcm） 工程用的液體介質擊穿場強很少超過工程用的液體介質擊穿場強很少超過 300kVcm 擊穿機理擊穿機理 理想：與氣體類似理想：與氣體類似 工程：工程：小橋理論小橋理論 2.2.1 液體介質的擊穿機理（小橋理論）液體介質的擊穿機理（小橋理論）v工程應用的液體介質不可避免地存在氣泡或雜工程應用的液體介質不可避免地存在氣泡或雜質如水分、懸浮的固體纖維等質如水分、懸浮的固體纖維等 v氣泡或雜質在電場作

2、用下，在電極間排列搭成氣泡或雜質在電場作用下，在電極間排列搭成電導性較強的電導性較強的“小橋小橋” v氣泡：容易放電氣泡：容易放電v水分流過電流時易發(fā)熱氣化，進而形成氣泡水分流過電流時易發(fā)熱氣化，進而形成氣泡v纖維相互間容易連接；且對電場產(chǎn)生畸變作用，易導致纖纖維相互間容易連接；且對電場產(chǎn)生畸變作用，易導致纖維端部的液體介質放電汽化，產(chǎn)生氣泡維端部的液體介質放電汽化，產(chǎn)生氣泡v雜質小橋通道電導大，電導電流大，容易產(chǎn)生雜質小橋通道電導大，電導電流大，容易產(chǎn)生電離電離v進而引起液體介質擊穿進而引起液體介質擊穿 2.2.2 影響液體介質擊穿的因素影響液體介質擊穿的因素 v雜質雜質:電場越均勻，影響越

3、顯著！電場越均勻，影響越顯著！v油中最主要的雜質是水分油中最主要的雜質是水分 （溶解（溶解/懸浮懸浮 ）v氣泡氣泡 v注入過程（放電）中產(chǎn)生注入過程（放電）中產(chǎn)生v靜置一定時間以消除油中氣泡靜置一定時間以消除油中氣泡 v溫度溫度v關系比較復雜，主要取決于油中水分的狀態(tài)（固關系比較復雜，主要取決于油中水分的狀態(tài)（固 、懸浮、懸浮 、溶解溶解 、汽化、汽化 ）v油體積油體積v雜質出現(xiàn)的概率隨油體積的增加而增加，雜質出現(xiàn)的概率隨油體積的增加而增加，擊穿場強擊穿場強隨之下降隨之下降v電壓形式電壓形式v雜質形成小橋需要時間雜質形成小橋需要時間v沖擊擊穿強度比工頻擊穿強度高得多（沖擊擊穿強度比工頻擊穿強度

4、高得多（不不：1.4-1.5/1.4-1.5/均勻均勻：2 2 ） 2.2.3 減小雜質影響的措施減小雜質影響的措施 v過濾過濾 v防潮（呼吸器）防潮（呼吸器） v祛氣（真空注油）祛氣（真空注油） v用固體介質減小油中雜質的影響用固體介質減小油中雜質的影響 v覆蓋層：限制泄漏電流覆蓋層：限制泄漏電流/ /電纜紙、黃蠟布或漆膜電纜紙、黃蠟布或漆膜 v絕緣層：覆蓋層厚度增大，本身承擔一定電壓絕緣層：覆蓋層厚度增大，本身承擔一定電壓 v屏障：既阻止雜質屏障：既阻止雜質“小橋小橋”的形成，又能改善的形成，又能改善間隙中電場均勻度（最佳位置、厚度）間隙中電場均勻度（最佳位置、厚度）- -應用廣應用廣泛泛

5、v ？屏障多了好還是少了好？屏障多了好還是少了好？2.3 固體介質的擊穿固體介質的擊穿 v固體介質的固有擊穿強度比液體和氣體介質高固體介質的固有擊穿強度比液體和氣體介質高v特點：特點：v擊穿場強與電壓作用的時間有很大關系擊穿場強與電壓作用的時間有很大關系v一旦擊穿，絕緣無法自行恢復一旦擊穿，絕緣無法自行恢復 1年年=31536000s2.3.1 電擊穿電擊穿 v電擊穿過程與氣體中相似，電離足夠強電擊穿過程與氣體中相似，電離足夠強時時破壞介質晶格結構破壞介質晶格結構導致?lián)舸е聯(lián)舸﹙體積效應體積效應v由于材料的由于材料的不均勻性不均勻性，導致?lián)舸﹫鰪姺稚⑿?，導致?lián)舸﹫鰪姺稚⑿院艽?；加大試樣的面積

6、或體積，使材料弱點很大；加大試樣的面積或體積，使材料弱點出現(xiàn)的概率增大，會使擊穿場強降低出現(xiàn)的概率增大，會使擊穿場強降低v累積效應累積效應v固體介質在固體介質在沖擊電壓沖擊電壓多次作用下，局部損傷多次作用下，局部損傷會逐漸擴大，致使其擊穿電壓會逐漸擴大，致使其擊穿電壓U Un n有可能低于有可能低于單次沖擊電壓作用時的擊穿電壓單次沖擊電壓作用時的擊穿電壓U U1 1v有機材料有機材料2.3.2 熱擊穿熱擊穿 v是一個熱不平衡的過程是一個熱不平衡的過程v介質損耗導致發(fā)熱和溫度升高介質損耗導致發(fā)熱和溫度升高v溫度升高加劇損耗和發(fā)熱溫度升高加劇損耗和發(fā)熱v發(fā)熱與散熱相等，達到平衡溫度發(fā)熱與散熱相等，

7、達到平衡溫度v發(fā)熱大干散熱，溫度不斷上升，造成熱破壞發(fā)熱大干散熱，溫度不斷上升，造成熱破壞v熱擊穿所需時間較長（幾小時熱擊穿所需時間較長（幾小時幾分鐘）幾分鐘）v工頻工頻lmin耐壓不能考驗熱擊穿特性耐壓不能考驗熱擊穿特性 （510）v隨外加電場頻率的增加，隨外加電場頻率的增加，熱擊穿的幾率熱擊穿的幾率增大（極化：直流、工頻，高頻）增大（極化：直流、工頻，高頻）2.3.3 電化學擊穿電化學擊穿 v介質長期加電壓引起介質劣化而導致?lián)舸姸冉橘|長期加電壓引起介質劣化而導致?lián)舸姸认陆迪陆祐局部放電局部放電導致絕緣劣化導致絕緣劣化v介質內氣隙的局部放電（介質內氣隙的局部放電（Partial Disc

8、harge，簡稱，簡稱PD）vPD產(chǎn)生活性氣體如產(chǎn)生活性氣體如O3、NO、NO2等對介質將等對介質將產(chǎn)生氧化和產(chǎn)生氧化和腐蝕腐蝕作用作用v帶電粒子對介質表面的撞擊，也會使介質受到帶電粒子對介質表面的撞擊，也會使介質受到機械的損傷機械的損傷和局部的過熱和局部的過熱v 氣隙的產(chǎn)生氣隙的產(chǎn)生v制造過程：澆注、擠壓成型等制造過程：澆注、擠壓成型等v絕緣與電極接觸不良絕緣與電極接觸不良2.3.3.1 局部放電的等值電路局部放電的等值電路 CmCgCb bgbgCCCuu1、微量壓降、微量壓降2、電流脈沖、電流脈沖放電前后，間隙放電前后，間隙g兩端的電壓變化為兩端的電壓變化為(Ug-Ur)對間隙對間隙g放

9、電的電容量為：放電的電容量為： bmbmgCCCCC真實放電量真實放電量qr為：為： rgbgrgbmbmgrUUCCUUCCCCCq視在放電量視在放電量q=放電時試品上電壓變化放電時試品上電壓變化U試品電容試品電容gbgbmCCCCCUq視在放電量可能比真實放電量小得多！視在放電量可能比真實放電量小得多！ mUCqrgmbrgmbbUUCCUUCCCU絕緣上的電壓變化：絕緣上的電壓變化：rgbUUCqrbgbqCCCq不可測！不可測！ 單次局部放電的能量單次局部放電的能量2221rgbmbmgUUCCCCCWrgbbgrgrrgrgbgUUCCCqUUqUUUUCCW212121設設Cg放電

10、時試品上電壓為放電時試品上電壓為Ui，則：，則：bgbigCCCUU若近似地認為若近似地認為Ur0，則：，則： iqUW21rggiUUUUqW212.3.3.2 交流和直流電壓下局部放電的比較交流和直流電壓下局部放電的比較 v隨著交流電壓頻率的增高，單位時間內局放次隨著交流電壓頻率的增高，單位時間內局放次數(shù)增多，局放對絕緣的危害加大數(shù)增多，局放對絕緣的危害加大v直流下局放頻率很低，其危害性遠小于交流時直流下局放頻率很低，其危害性遠小于交流時E+- - -發(fā)電機定子繞組端部絕緣局部放電實測波形發(fā)電機定子繞組端部絕緣局部放電實測波形 2.3.3.3提高局部放電電壓的措施提高局部放電電壓的措施 v

11、各種材料耐受局放的性能不同各種材料耐受局放的性能不同 v無機材料有較強的耐局放性能：陶瓷、云母無機材料有較強的耐局放性能：陶瓷、云母v有機材料耐局放的性能較差：塑料有機材料耐局放的性能較差：塑料v提高絕緣局部放電電壓的措施提高絕緣局部放電電壓的措施v盡量消除氣隙或設法減小氣隙的尺寸：鋼管油盡量消除氣隙或設法減小氣隙的尺寸：鋼管油壓電纜壓電纜v設法提高空穴的擊穿場強：用液體介質或高耐設法提高空穴的擊穿場強：用液體介質或高耐電強度的壓縮氣體充填空穴電強度的壓縮氣體充填空穴 2.4 組合絕緣的特性組合絕緣的特性 v電氣設備內部絕緣結構中常用液體與固電氣設備內部絕緣結構中常用液體與固體介質構成組合絕緣

12、體介質構成組合絕緣v油油屏障絕緣屏障絕緣v油紙絕緣油紙絕緣 v組合絕緣強度不僅取決于所用介質的絕組合絕緣強度不僅取決于所用介質的絕緣強度，還與介質的互相配合有關緣強度，還與介質的互相配合有關2.4.1 油油屏障絕緣與油紙絕緣的特點屏障絕緣與油紙絕緣的特點 v油油屏障絕緣屏障絕緣 v以油為主要絕緣介質，散熱、冷卻作用好以油為主要絕緣介質，散熱、冷卻作用好v屏障的作用：改善油間隙中電場分布和阻止雜質小屏障的作用：改善油間隙中電場分布和阻止雜質小橋的形成橋的形成 v廣泛用于變壓器中廣泛用于變壓器中v屏障的總厚度不宜取得過大（否則可能引起油中場屏障的總厚度不宜取得過大（否則可能引起油中場強增高）強增高

13、）v油紙絕緣油紙絕緣v液體介質用作充填固體絕緣中氣隙的浸漬劑液體介質用作充填固體絕緣中氣隙的浸漬劑v固體介質為絕緣的主體固體介質為絕緣的主體v油紙絕緣的擊穿強度很高，但散熱比較困難油紙絕緣的擊穿強度很高，但散熱比較困難v油紙絕緣的直流擊穿場強比交流擊穿場強高得多油紙絕緣的直流擊穿場強比交流擊穿場強高得多1粘浸漬電纜粘浸漬電纜2充油電纜充油電纜v直流電壓下短時擊穿場強約為交流時二倍以上，其長時間直流電壓下短時擊穿場強約為交流時二倍以上，其長時間擊穿場強則為交流時三倍以上擊穿場強則為交流時三倍以上v直流電壓下，油與紙中的場強分配比交流時合理直流電壓下，油與紙中的場強分配比交流時合理v在電壓長時間作

14、用下，油紙絕緣直流局放的危害性比交流在電壓長時間作用下，油紙絕緣直流局放的危害性比交流時小時小 對同一油紙絕緣，直對同一油紙絕緣，直流耐電強度明顯高于交流耐電強度明顯高于交流！流！ 用于交流的油紙絕緣用于交流的油紙絕緣一定能用于直流，反之一定能用于直流，反之則不然！則不然！2.4.2 多介質系統(tǒng)中的電場多介質系統(tǒng)中的電場 221111/ddUE221122/ddUE2.4.3 電場調整的方法電場調整的方法 v組合絕緣結構的電場調整組合絕緣結構的電場調整v用分階絕緣的方法來降低電力電纜纜芯附近用分階絕緣的方法來降低電力電纜纜芯附近的場強的場強 v在不同絕緣厚度處夾入不同長度的導電箔作在不同絕緣厚

15、度處夾入不同長度的導電箔作為電容極板，調整電場為電容極板，調整電場v電容套管電容套管v油紙絕緣的高壓電流互感器油紙絕緣的高壓電流互感器v改變絕緣材料的形狀以改善電場分布改變絕緣材料的形狀以改善電場分布vGIS中環(huán)氧盤形絕緣子沿面電場分布中環(huán)氧盤形絕緣子沿面電場分布 金屬外殼金屬外殼2.5 絕緣的老化絕緣的老化 v絕緣老化：絕緣老化：不可逆的劣化！不可逆的劣化！v固體和液體介質在長期運行過程中會發(fā)生一些物固體和液體介質在長期運行過程中會發(fā)生一些物理變化和化學變化，導致其機械和電氣性能劣化理變化和化學變化，導致其機械和電氣性能劣化v絕緣老化的原因絕緣老化的原因v電的作用電的作用v熱的作用熱的作用v

16、機械力的作用機械力的作用v水分、氧化和射線水分、氧化和射線v微生物的作用等微生物的作用等 2.5.1 電介質的熱老化電介質的熱老化 v高溫下，短時間內就能發(fā)生明顯的損壞高溫下，短時間內就能發(fā)生明顯的損壞v熱老化熱老化v溫度比短時允許溫度低，但作用時間長時，溫度比短時允許溫度低，但作用時間長時，絕緣性能發(fā)生的不可逆的變化絕緣性能發(fā)生的不可逆的變化v絕緣的溫度越高，老化越快，壽命越短絕緣的溫度越高，老化越快，壽命越短v不同介質材料的耐熱性不同不同介質材料的耐熱性不同v耐熱等級耐熱等級v最高允許工作溫度最高允許工作溫度vO O級：級：9090vA A級：級：105105vE E級：級：120120v

17、B B級：級：130130vF F級：級：155155vH H級：級：180180vC C級：級：180180v工作溫度超過規(guī)定值時，介質迅速劣化，工作溫度超過規(guī)定值時，介質迅速劣化，壽命大大縮短（壽命大大縮短（1/21/2）vA A級：級：8 8規(guī)則規(guī)則( (油油屏障和油紙絕緣屬屏障和油紙絕緣屬A A級級) )vB B級：級：1010規(guī)則規(guī)則( (大電機絕緣用云母制品屬大電機絕緣用云母制品屬B B級級) )vH H級：級：12規(guī)則規(guī)則（干式變壓器等）（干式變壓器等）2.5.2 介質的電老化介質的電老化 v局部放電局部放電v固體介質耐受局部放電的性能存在差別固體介質耐受局部放電的性能存在差別v

18、抗電老化的性能是不同的（抗電老化的性能是不同的（有機有機/ /無機無機）v絕緣設計時必須選擇合適的工作場強絕緣設計時必須選擇合適的工作場強2.5.3機械力的影響機械力的影響 v機械應力對絕緣老化的速度有很大影響機械應力對絕緣老化的速度有很大影響v固體介質內產(chǎn)生裂痕或氣隙導致局部放電固體介質內產(chǎn)生裂痕或氣隙導致局部放電v舉例：舉例：v瓷絕緣子的老化瓷絕緣子的老化v懸式絕緣子串中靠近鐵塔懸掛點的最易損壞懸式絕緣子串中靠近鐵塔懸掛點的最易損壞v電機繞組機械力作用，使絕緣受到損傷電機繞組機械力作用，使絕緣受到損傷 v溫度突變產(chǎn)生內部應力溫度突變產(chǎn)生內部應力v突然降雨使瓷表面驟冷，在其內部產(chǎn)生應力突然降

19、雨使瓷表面驟冷，在其內部產(chǎn)生應力 2.5.4 環(huán)境的影響環(huán)境的影響 v環(huán)境條件對絕緣的老化有很大的影響環(huán)境條件對絕緣的老化有很大的影響v絕緣油的老化（氧化、溫度絕緣油的老化（氧化、溫度油枕）油枕）v戶外絕緣應能耐受日曬雨淋戶外絕緣應能耐受日曬雨淋v濕熱區(qū)域使用的要有抗生物特性濕熱區(qū)域使用的要有抗生物特性 v材料的相容性材料的相容性v絕緣與導體之間（絕緣與導體之間（化學反應、相容化學反應、相容）支柱絕緣子內屏蔽支柱絕緣子內屏蔽 330kV絕緣子柱絕緣子柱 330kV及以上的懸式絕緣子串及以上的懸式絕緣子串一般也裝有均壓環(huán)一般也裝有均壓環(huán)絕緣子數(shù)決定于線路所要求絕緣子數(shù)決定于線路所要求的絕緣水平：

20、的絕緣水平：35kV- -3片片110kV-7片片200kV-13片片330kV-19片片500kV-28片片 屏蔽電極的均壓原理屏蔽電極的均壓原理1（均壓環(huán)均壓環(huán)）工程中應工程中應用很多！用很多！屏蔽電極的均壓原理屏蔽電極的均壓原理2（均壓環(huán)均壓環(huán)）a:只考慮對地電容只考慮對地電容CEb:只考慮對導線電容只考慮對導線電容CLc:同時考慮同時考慮CE和和CL工程中應工程中應用很多！用很多！pause2.6 電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合 v過電壓（過電壓（over voltage）電氣設備上出現(xiàn)的高于工作電壓的電壓電氣設備上出現(xiàn)的高于工作電壓的電壓v按來源形式分類按來源形式分

21、類外部過電壓（雷電過電壓）：雷云放電外部過電壓（雷電過電壓）：雷云放電內部過電壓：在電力系統(tǒng)內部，由于斷路器的操作內部過電壓：在電力系統(tǒng)內部，由于斷路器的操作或系統(tǒng)發(fā)生故障，使系統(tǒng)參數(shù)發(fā)生變化，引起電網(wǎng)或系統(tǒng)發(fā)生故障，使系統(tǒng)參數(shù)發(fā)生變化，引起電網(wǎng)電磁能量的轉化或傳遞電磁能量的轉化或傳遞v過電壓的幅值要比工作電壓高出許多（幾倍）過電壓的幅值要比工作電壓高出許多（幾倍）v過電壓對電力系統(tǒng)過電壓對電力系統(tǒng)絕緣水平絕緣水平起著決定性作用起著決定性作用v必須采取必要的限制過電壓的措施必須采取必要的限制過電壓的措施 絕緣水平與絕緣水平與絕緣配合絕緣配合v絕緣水平（絕緣強度）絕緣水平（絕緣強度）電氣設備能承

22、受的試驗電壓值電氣設備能承受的試驗電壓值通過耐壓試驗予以確認（交流、直流、沖擊）通過耐壓試驗予以確認（交流、直流、沖擊） v絕緣配合絕緣配合最終目的：確定電氣設備的絕緣水平最終目的：確定電氣設備的絕緣水平綜合考慮電氣設備在電力系統(tǒng)中可能承受的各種電綜合考慮電氣設備在電力系統(tǒng)中可能承受的各種電壓（壓（工作電壓和過電壓工作電壓和過電壓）、限壓保護裝置的特性以）、限壓保護裝置的特性以及設備絕緣對各種作用電壓的及設備絕緣對各種作用電壓的耐受特性耐受特性，合理地確，合理地確定設備必要的絕緣水平，以使設備的造價、維修費定設備必要的絕緣水平，以使設備的造價、維修費用和設備絕緣故障引起的事故損失，達到在用和設

23、備絕緣故障引起的事故損失，達到在經(jīng)濟上經(jīng)濟上和安全運行上和安全運行上總體效益最高的目的總體效益最高的目的 技術技術過電壓過電壓限壓裝置特性限壓裝置特性絕緣耐受特性絕緣耐受特性絕緣水平絕緣水平投資費用投資費用維護費用維護費用事故損失費用事故損失費用經(jīng)濟經(jīng)濟2.6.1 電力系統(tǒng)過電壓簡介電力系統(tǒng)過電壓簡介 v雷電過電壓直擊雷過電壓：直擊輸電線路等，被擊物流過雷電流感應雷過電壓：雷擊輸電線路附近的地面一般不會超過500kVv雷電過電壓雷電過電壓 直擊雷過電壓直擊雷過電壓直擊輸電線路等，雷電流流過被擊物（直擊輸電線路等，雷電流流過被擊物（6060米）米） 感應雷過電壓感應雷過電壓雷擊輸電線路附近的地面

24、雷擊輸電線路附近的地面, ,通過電磁耦合通過電磁耦合一般不會超過一般不會超過500kV v內部過電壓內部過電壓 暫時過電壓暫時過電壓: :持續(xù)時間長持續(xù)時間長 操作過電壓操作過電壓: :持續(xù)時間短，持續(xù)時間短， L，那么電路中將流過容，那么電路中將流過容性電流。電容上的電壓等于電源電勢加上電性電流。電容上的電壓等于電源電勢加上電容電流流過電感造成的電壓降，這種電容電容電流流過電感造成的電壓降，這種電容電壓高于電源電勢的現(xiàn)象，稱為電容效應。壓高于電源電勢的現(xiàn)象，稱為電容效應。v空載長線的電容效應空載長線的電容效應v從分布參數(shù)的角度看，一條空載長線可以看從分布參數(shù)的角度看，一條空載長線可以看作由無

25、數(shù)個串聯(lián)的作由無數(shù)個串聯(lián)的, ,回路構成。在工頻電壓回路構成。在工頻電壓作用下，線路的總容抗一般遠大于導線的感作用下，線路的總容抗一般遠大于導線的感抗，因此線路各點的電壓均高于線路首端電抗，因此線路各點的電壓均高于線路首端電壓，而且愈往線路末端電壓愈高。壓，而且愈往線路末端電壓愈高。 E1U2UsXl12lIlZUjIlZI jlUUcossinsincos22122100CLkm/06. 00Z：線路波阻抗，約300相位系數(shù)若線路末端開路，即： 02I可得線路首末端電壓關系為 lUUcos/122lkmwl15002kmf600050/103641波長諧振：線路末端電壓將趨于無窮大波長諧振：

26、線路末端電壓將趨于無窮大電源的容量的影響電源的容量的影響: :1 1、無限大容量（、無限大容量（Xs=0Xs=0）2 2、有限大容量（、有限大容量（Xs0Xs0）加劇電容效應）加劇電容效應 ZXarctgS2.6.1.2 中性點不接地系統(tǒng)電弧中性點不接地系統(tǒng)電弧接地過電壓接地過電壓 電力系統(tǒng)中電力系統(tǒng)中60% 以上的故障是單相接地故以上的故障是單相接地故障障隨著電網(wǎng)的發(fā)展和電壓等級的提高，單相隨著電網(wǎng)的發(fā)展和電壓等級的提高，單相接地電容電流隨之增加，一般接地電容電流隨之增加，一般610kV電網(wǎng)電網(wǎng)的接地電流超過的接地電流超過30A，3560kV電網(wǎng)的接地電網(wǎng)的接地電流超過電流超過10A 時電弧

27、便難以自行熄滅時電弧便難以自行熄滅 00max2)(UUUUUUsss.0 . 13/.).5 . 1(2upCupC健全相的最大過電壓為健全相的最大過電壓為3.5p.u.，故障相的最大過電壓為故障相的最大過電壓為2.0p.u.。 限制過電壓的措施限制過電壓的措施 消除電弧接地過電壓的根本途徑是消除消除電弧接地過電壓的根本途徑是消除間歇性電弧間歇性電弧有效的方法是將中性點直接接地有效的方法是將中性點直接接地 采用中性點經(jīng)消弧線圈接地的運行方式采用中性點經(jīng)消弧線圈接地的運行方式 消弧線圈是一電感線圈，接于系統(tǒng)的中消弧線圈是一電感線圈，接于系統(tǒng)的中性點處性點處 ，基本作用是：基本作用是： 補償流過

28、故障點的電容電流，使電弧能自補償流過故障點的電容電流，使電弧能自行熄滅，系統(tǒng)自行恢復正常工作狀態(tài)。行熄滅，系統(tǒng)自行恢復正常工作狀態(tài)。降低故障相上的恢復電壓上升的速度，降低故障相上的恢復電壓上升的速度，減小電弧重燃的可能性。減小電弧重燃的可能性。 2202313LCCULUIIkphphCLr消弧線圈的補償度：消弧線圈的補償度： 脫諧度：脫諧度： 22011CLCrIIIk補償方式：補償方式：1 1、欠補償（不采用，因易引發(fā)諧振）、欠補償（不采用，因易引發(fā)諧振）2 2、過補償、過補償 （常采用）（常采用）2.6.2 過電壓的防護和限制措施過電壓的防護和限制措施 v過電壓的類型較多過電壓的類型較多

29、v產(chǎn)生的原因及特點各異產(chǎn)生的原因及特點各異v其防護和限制措施也有所不同其防護和限制措施也有所不同 2.6.2.1 防雷裝置防雷裝置 v避雷針避雷針v避雷線避雷線v避雷器避雷器v接地網(wǎng)接地網(wǎng)v避雷針（線）的保護原理避雷針（線）的保護原理吸引雷電擊于自身，使其附近的處于保護范圍內的吸引雷電擊于自身，使其附近的處于保護范圍內的被保護物（導線、設備、建筑物等）免遭雷擊；同被保護物（導線、設備、建筑物等）免遭雷擊；同時通過良好的接地裝置，將雷電流瀉入大地時通過良好的接地裝置，將雷電流瀉入大地v接地接地把設備與作為把設備與作為0 0電位參照點的地球作電氣上的連接電位參照點的地球作電氣上的連接v接地分類接地

30、分類工作接地工作接地：電力系統(tǒng)為了運行的需要，將電網(wǎng)：電力系統(tǒng)為了運行的需要，將電網(wǎng)某一點接地，其目的是為了穩(wěn)定對地電位與繼電某一點接地，其目的是為了穩(wěn)定對地電位與繼電保護上的需要。保護上的需要。保護接地保護接地：為了保護人身安全，防止因電氣設：為了保護人身安全，防止因電氣設備絕緣劣化，外殼可能帶電而危及工作人員安全。備絕緣劣化，外殼可能帶電而危及工作人員安全。防雷接地防雷接地：導泄雷電流，以消除過電壓對設備：導泄雷電流，以消除過電壓對設備的危害的危害靜電接地靜電接地：在可燃物場所的金屬物體，蓄有靜：在可燃物場所的金屬物體，蓄有靜電后，往往爆發(fā)火花，以致造成火災。因此要對電后，往往爆發(fā)火花，以

31、致造成火災。因此要對這些金屬物體（如貯油罐等）接地這些金屬物體（如貯油罐等）接地接地裝置接地裝置v在大地表面土層中埋設金屬電極，這種埋入地在大地表面土層中埋設金屬電極，這種埋入地中并直接與大地接觸的金屬導體，叫做接地體中并直接與大地接觸的金屬導體，叫做接地體v將接地體與需要接地的設備接地端連接起來，將接地體與需要接地的設備接地端連接起來，組成接地裝置組成接地裝置v接地電阻接地電阻接地點處的電位接地點處的電位U與經(jīng)接地裝置入地的接地電流與經(jīng)接地裝置入地的接地電流I的的比值比值（RU/I）是大地電阻效應的總和（本體電阻是大地電阻效應的總和（本體電阻+ +土壤電阻效應）土壤電阻效應）接地電阻越小越好

32、接地電阻越小越好 v接地網(wǎng)：為了實現(xiàn)良好的接地，將多個水平接地體接地網(wǎng)：為了實現(xiàn)良好的接地，將多個水平接地體（如扁鐵）和垂直接地體（如鋼筋、鋼管）在地下連（如扁鐵）和垂直接地體（如鋼筋、鋼管）在地下連接起來構成網(wǎng)絡結構接起來構成網(wǎng)絡結構v避雷針、線、器均需要接地網(wǎng)避雷針、線、器均需要接地網(wǎng)接觸電壓（高接觸電壓（高1.8m,D0.8m）跨步電壓（跨步電壓（D0.8m）避雷器避雷器（ArresterArrester，ArrArr） v限制過電壓的保護裝置，實質是放電器限制過電壓的保護裝置，實質是放電器v種類種類保護間隙保護間隙管型避雷器管型避雷器閥型避雷器閥型避雷器普通閥型（普通閥型（FS、FZ）

33、、磁吹式（）、磁吹式（FCZ、FCD）金屬氧化物避雷器（又稱金屬氧化物避雷器（又稱ZnO避雷器）避雷器）v不同類型的避雷器的保護特性存在明顯差別不同類型的避雷器的保護特性存在明顯差別避雷器的避雷器的保護原理保護原理 v避雷器與被保護設備相避雷器與被保護設備相并聯(lián)并聯(lián)，當避雷器，當避雷器上出現(xiàn)高于其上出現(xiàn)高于其動作電壓動作電壓的過電壓時，的過電壓時，Arr先于被保護設備動作放電，利用其先于被保護設備動作放電，利用其非線非線性性電阻（電阻（u=ci），將過電壓），將過電壓限制限制在被保在被保護設備絕緣能夠承受的范圍內，從而保護設備絕緣能夠承受的范圍內，從而保護了電氣設備護了電氣設備避雷器閥片的伏安

34、特性避雷器閥片的伏安特性 閥型避雷器動作過程閥型避雷器動作過程2.6.2.2 雷電過電壓的防護雷電過電壓的防護 v感應雷過電壓一般僅對感應雷過電壓一般僅對35 kV及以下電壓及以下電壓等級的電氣絕緣有威脅等級的電氣絕緣有威脅v電力系統(tǒng)防雷的重點是直擊雷防護電力系統(tǒng)防雷的重點是直擊雷防護架空線路架空線路發(fā)電廠和變電所發(fā)電廠和變電所架空輸電線路防雷架空輸電線路防雷 v任務任務采用技術上和經(jīng)濟上的合理措施，使系統(tǒng)雷害降低到采用技術上和經(jīng)濟上的合理措施，使系統(tǒng)雷害降低到運運行部門能夠接受的程度行部門能夠接受的程度v具體原則和措施（四道防線具體原則和措施（四道防線 ）防止雷直擊導線防止雷直擊導線避雷線、

35、避雷針、改用電纜等避雷線、避雷針、改用電纜等防止雷擊塔頂或避雷線后引起防止雷擊塔頂或避雷線后引起逆閃絡逆閃絡 降低桿塔的接地電阻、降低桿塔的接地電阻、增大耦合系數(shù)增大耦合系數(shù)、加強線路絕緣、裝設避、加強線路絕緣、裝設避雷器等雷器等防止雷擊閃絡后轉化為穩(wěn)定的工頻電弧防止雷擊閃絡后轉化為穩(wěn)定的工頻電弧適當增加絕緣子片數(shù)適當增加絕緣子片數(shù) 、采用中性點不接地或經(jīng)消弧線圈接地采用中性點不接地或經(jīng)消弧線圈接地防止線路中斷供電防止線路中斷供電自動重合閘，或雙回路、環(huán)網(wǎng)供電等自動重合閘，或雙回路、環(huán)網(wǎng)供電等 耦合地線耦合地線架空避雷線架空避雷線發(fā)電廠和變電所的防雷發(fā)電廠和變電所的防雷 v雷害事故來源雷害事故

36、來源雷直擊發(fā)電廠或變電所雷直擊發(fā)電廠或變電所雷擊輸電線路后產(chǎn)生的雷擊輸電線路后產(chǎn)生的雷電波雷電波沿線路侵入沿線路侵入v防護防護直擊雷防護直擊雷防護一般采用避雷針或避雷線一般采用避雷針或避雷線范圍：電氣設備、建筑物等范圍：電氣設備、建筑物等侵入波防護（行波保護）侵入波防護（行波保護）安裝安裝避雷器避雷器以限制過電壓幅值以限制過電壓幅值采用采用進線段保護進線段保護以降低來波陡度以降低來波陡度對于縱絕緣更為薄弱的直配電機，在母線上增裝對于縱絕緣更為薄弱的直配電機，在母線上增裝電容器電容器以進一步降低侵入波的陡度以進一步降低侵入波的陡度2.6.2.3 內部過電壓的限制措施內部過電壓的限制措施 v工頻過

37、電壓的限制措施利用并聯(lián)電抗器補償空載線路的電容效應利用靜止補償裝置（SVC）采用良導體地線降低輸電線路的零序阻抗v諧振過電壓的限制措施電網(wǎng)的設計或運行階段，盡量避免諧振條件的出現(xiàn)對于較難避免的鐵磁諧振過電壓，可安裝消諧器、阻尼電阻、改善電壓互感器的激磁特性v操作過電壓的限制措施安裝消弧線圈高壓線路上裝設并聯(lián)電抗器采用帶有并聯(lián)電阻的斷路器裝設專門的避雷器單相接地系數(shù)單相接地系數(shù)1)(1)()(310102101XXXXXXK）（2.6.3 絕緣配合的方法絕緣配合的方法 v考慮不同電壓等級電網(wǎng)中過電壓的不同特點考慮不同電壓等級電網(wǎng)中過電壓的不同特點220kV以下電網(wǎng)，絕緣水平主要由大氣過電壓決定以

38、下電網(wǎng)，絕緣水平主要由大氣過電壓決定330kV及以上的超高壓絕緣配合中，操作過電壓將起及以上的超高壓絕緣配合中，操作過電壓將起主導作用主導作用特高壓電網(wǎng)中，絕緣水平甚至可能由工頻過電壓和長特高壓電網(wǎng)中，絕緣水平甚至可能由工頻過電壓和長時工作電壓決定時工作電壓決定v絕緣配合的具體方法絕緣配合的具體方法慣用法慣用法統(tǒng)計法統(tǒng)計法簡化統(tǒng)計法簡化統(tǒng)計法 1）慣用法）慣用法 原則（思想）原則（思想）按作用在絕緣上的最大過電壓和最小的絕緣強度的按作用在絕緣上的最大過電壓和最小的絕緣強度的概念進行絕緣配合概念進行絕緣配合辦法辦法首先確定設備上可能出現(xiàn)的最危險的過電壓，然后首先確定設備上可能出現(xiàn)的最危險的過電壓

39、，然后根據(jù)運行經(jīng)驗乘上一個考慮根據(jù)運行經(jīng)驗乘上一個考慮各種因素影響各種因素影響和一定和一定裕裕度的系數(shù)度的系數(shù)，從而決定絕緣應耐受的電壓水平，從而決定絕緣應耐受的電壓水平缺點缺點慣用法確定的絕緣水平裕度較大（過大）慣用法確定的絕緣水平裕度較大（過大）2）統(tǒng)計法）統(tǒng)計法 v思路思路視過電壓和絕緣強度均為隨機變量視過電壓和絕緣強度均為隨機變量v方法方法已知過電壓和絕緣放電電壓的概率分布已知過電壓和絕緣放電電壓的概率分布計算出絕緣放電的概率和線路故障率計算出絕緣放電的概率和線路故障率在技術經(jīng)濟比較的基礎上，確定絕緣水平在技術經(jīng)濟比較的基礎上，確定絕緣水平v特點特點能夠給出定量的安全裕度，確定的絕緣水

40、平更趨合能夠給出定量的安全裕度，確定的絕緣水平更趨合理和科學理和科學過電壓和絕緣放電電壓的概率分布很難獲得過電壓和絕緣放電電壓的概率分布很難獲得絕緣故障率的估算示意圖絕緣故障率的估算示意圖 總陰影面積pnUgadUUfUpR)()(過電壓概率密度函數(shù)過電壓概率密度函數(shù)絕緣放電概率函數(shù)絕緣放電概率函數(shù)3）簡化統(tǒng)計法）簡化統(tǒng)計法 v思路思路假設已知過電壓和絕緣放電電壓的概率分布假設已知過電壓和絕緣放電電壓的概率分布v方法方法在假設的基礎上，計算故障率，進而確定絕在假設的基礎上，計算故障率，進而確定絕緣水平緣水平v特點特點簡化簡化比較科學合理比較科學合理2.6.4 輸變電設備和線路的絕緣水平輸變電設

41、備和線路的絕緣水平 v在變電所中，確定電力變壓器的絕緣水平是中在變電所中，確定電力變壓器的絕緣水平是中心環(huán)節(jié)心環(huán)節(jié)v確定絕緣水平的基礎是避雷器的保護水平確定絕緣水平的基礎是避雷器的保護水平v避雷器的保護水平避雷器的保護水平雷電沖擊保護水平（雷電沖擊保護水平（BIL）操作沖擊保護水平（操作沖擊保護水平（BSL）分別為對應的標準沖擊放電電流作用下，避雷器上呈現(xiàn)的分別為對應的標準沖擊放電電流作用下，避雷器上呈現(xiàn)的最高電壓（殘壓）最高電壓（殘壓）v絕緣水平絕緣水平=K.U=K.U殘殘vK K的影響因素（的影響因素（1.251.4）避雷器和被保護設備之間的距離避雷器和被保護設備之間的距離避雷器參數(shù)和性能的變化避雷器參數(shù)和性能的變化設備絕緣的老化設備絕緣的老化安全裕度安